Ветер и вода, как причины исчезновения и появления полярной шапки на Марсе

Северная полярная шапка Марса

Северная полярная шапка Марса

Марс имеет постоянные ледяные шапки на обоих полюсах, состоящие главным образом из твердого углекислого газа. Таинственно здесь то, что большая часть северной шапки исчезает в начале Марсианской весны, а позже вновь появляется. Ученые возможно решили эту загадку, утверждая, что сильные ветры и активный водный цикл Марса могут влияют на «появление и исчезновение» полярной шапки.

Ранее в этом году другая группа ученых из университета Техаса обнаружила, что так называемые катабатические ветра (katabatic winds) – ветер, который несет воздух высокой плотности от более высокого возвышения вниз по склону под действием силы тяжести – были причиной формирования гигантских «водоворотов» в северной полярной шапке, а так же огромной пропасти, которая также видима на изображении. Эти ветры могут также играть роль в регенерации ледникового покрова.

Сезонные ледяные отложения играют главную роль в водном цикле планеты. Каждый марсианский год значительная часть атмосферы конденсируется на поверхности в виде инея и снега. Эти сезонные ледяные отложения, которые могут достигать один метр толщиной, главным образом состоят из углекислого газа с незначительным количеством воды и пыли. В течение весны сублимат залежей становится существенным источником водного пара, в особенности в Северном полушарии планеты.

Доктор Бернард Шмитт (Bernard Schmitt) и г-н Томас Аппере (Thomas Appéré) проанализировали данные, взятые с помощью инструмента OMEGA на борту Mars Express ESA. Перед миссией этого аппарата ученые контролировали развитие сезонных отложений, изучая альбедо и изменения температуры поверхности, поскольку ледяные отложения кажутся намного более яркими и являются более холодными, чем окружение не замороженного ландшафта. Первая марсианская область, которую наблюдали ученые, расположена на Gemina Lingula, Северном плато, где наблюдалось специфическое развитие ледяных отложений углекислого газа.

«В течение весны обозначение льда исчезло из наших данных, но поверхностная температура была все еще достаточно низкой, чтобы поддержать достаточное количество льда CO2», — сказал Шмитт. «Мы пришли к заключению, что был наложен толстый слой чего-то еще, или пыли или водяного льда. Если бы это была пыль в том случае, то она скрыла бы лед, и поверхность планеты стала бы более темной. Ничего из этого не произошло, так что мы пришли к выводу, что под слоем водяного льда скрывается замерзший CO2. Мы должны были ждать, пока погода не станет на Марсе достаточно теплой для „появления“ [из водяного льда] воды и ее испарения, и затем обозначения углекислого газа вновь появились в наших данных».

Вскоре после весеннего восхода солнца, солнечная радиация, поражающая поверхность Марса, нагревает достаточно лед CO2, лежащий в верхнем слое, чтобы заставить его испаряться. Однако водяной лед сублимируется только при более высоких температурах, поэтому постепенно образуется слой мелкозернистого водяного льда, под которым по-прежнему скрывается замерзший диоксид углерода.

«Слой, толщиной всего лишь 2 десятых от одного миллиметра, достаточен, чтобы полностью скрыть лед CO2. Также немного воды, которая была выпарена в более низких, более теплых, Марсианских широтах, конденсируется, поскольку она перемещается к северу и может быть заморожена поверх льда CO2», — сказал Аппере.

Вторая область, проанализированная командой, расположена в спиральном регионе Северной постоянной шапки. Подобная ситуация наблюдалась и там, но лед СО2 вновь очень быстро появлялся здесь после своего начального исчезновения.

«Эта игра в прятки не имела большого значения для нас. Не было ни достаточно холодной погоды для льда CO2, чтобы вновь конденсировать, ни достаточно теплой для водяного льда, чтобы сублимировать», — говорит Шмитт.

a) порывы катабатического ветра от 0.1 до 0.6 м/с; b) местность региона, где наблюдалось внезапное исчезновение (голубой) и новое появление (оранжевый) диоксида углерода (СО2).

a) порывы катабатического ветра от 0.1 до 0.6 м/с; b) местность региона, где наблюдалось внезапное исчезновение (голубой) и новое появление (оранжевый) диоксида углерода (СО2).

«Мы пришли к заключению, что так или иначе слой льда был удален», — сказал Аппере. «Топография Северной постоянной марсианской шапки является вполне подходящей, чтобы повлечь за собой формирование сильных катабатических ветров».

Другой ученый, доктор Эмерик Спига (Aymeric Spiga), использовал модель, чтобы моделировать эти ветры, и ему удалось действительно подтвердил внезапные новые появления льда CO2 там, где сильный порыв катабатических ветров.

Это только первый шаг в выяснении того, как полярная шапка исчезает и вновь появляется на Марсе.

«Чтобы расшифровать сегодняшние и прошлые водные циклы на Марсе и улучшить наши погодные модели относительно планеты, нужно иметь хорошее понимание сезонной ледяной динамики залежей, как они изменяются в пространстве и времени», — сказал Шмитт. «Мы уверены, что наши результаты сделают существенный вклад в этом направлении».

По материалам European Planetary Science Congress

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *